數控車床加工精度的影響因素研究

摘 要：隨著現代科技的不斷發展和進步，數控技術在制造行業當中的應用變得更加廣泛，同時數控技術的成熟度也在提高。通過將數控技術恰當應用到數控車床加工的過程中，能夠有效提高零件的精度，確保零件加工的質量，為我國機械制造行業的發展和制造能力的提高創造良好的條件。需要注意的是，數控車床加工精度會受到多種因素的影響，所以在實際的加工處理當中，必須考慮這些因素，積極提出提升加工精度的方法措施，讓數控技術可以更好地服務于制造業的發展。

關鍵詞：數控車床；加工精度

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）08-0185-03

Abstract：With the continuous development and progress of modern science and technology，the application of numerical control technology in the manufacturing industry has become more extensive，at the same time，the maturity of numerical control technology is also improving. By applying the numerical control technology properly to the machining process of CNC lathe，the precision of the parts can be improved effectively and the quality of the parts processing can be ensured，which creates good conditions for the development of our machinery manufacturing industry and the improvement of the manufacturing capacity. It is important to note that the machining accuracy of CNC lathes will be affected by many factors，so in the actual processing，these factors must be taken into consideration，and the methods and measures to improve the machining precision are put forward，so that the numerical control technology can better serve the development of the manufacturing industry.

Keywords：CNC lathe；machining accuracy

0 引 言

數控車床是一種現代化，同時具有先進性的加工設備，在機械制造領域應用十分廣泛，同時在實際應用當中也創造了極大的經濟與社會效益，有效滿足了制造業創新發展的需要。在具體的數控車床加工環節，提高加工精度是提升產品品質的重中之重。在機械制造業的未來發展過程中，將會進一步提高對數控車床加工精度的要求，這就需要加工企業能夠準確了解和把握影響加工精度的諸多因素，最大程度地減少加工誤差，讓數控車床加工技術更加成熟，繼續為我國制造業的創新發展提供動力。

1 數控車床工作原理及特征

1.1 數控車床工作原理

數控車床是一種自動化水平極高的機床，配備大量的工位或動力刀塔，可以有效滿足多種加工工藝的要求，加工大量不同圖形和不同性能的復雜零件。另外，數控車床具備直線、圓弧插補等多元化的補償功能，能夠讓復雜的零件在實際生產過程中突破技術障礙，實現大批量的生產，使加工制造企業在生產制造過程中更加便利，進而顯著提高經濟效益水平。數控車床設備的效率和精度都處于較高水平，同時集合應用了現代化的制造、計算機等高新技術，可以滿足自動化生產的要求，生產效率也處于較高水平。數控車床主要包括動力源、傳感器和電子控制單元這幾個重要部分，能夠在輸入相關指令以及設置好相關參數之后進行自動化的生產。數控車床在實際運行過程中不必依靠操作人員改變工具、機件等的運動軌道，也不必大量應用刀具對精密零件進行反復的加工和處理。數控機床在具體的工作當中，其原理主要是依照一定順序對需要加工的零件進行處理，借助數控語言編制加工程序，輸入CNC裝置當中，完善加工程序，然后為系統發出相應的指令，讓整個系統能夠驅動車床刀具產生相應的運動，完成零件加工。

1.2 數控車床的特征

數控車床是一種現代化的機器制造設備，該設備最為突出的特點是具備很高的現代化、智能化以及自動化水平，能夠滿足大量精密零件制造的要求，為制造行業的發展提供先進的技術支持，與此同時，還能夠提高零件加工的精度，有效提高我國制造業的發展水平。分析數控車床的特征，實際上就是分析數控車床和普通車床相比存在的優勢，其優勢主要體現在以下幾個方面：第一，能夠有效提高加工精度，保證生產加工出來的零件質量穩定，且質量水平較普通車床加工出來的零件質量水平高很多等級；第二，能夠有效滿足復雜工件的加工需要，這是因為數控車床能夠實現多坐標聯動，這樣即使是生產的零件非常復雜，也可以通過多種技術的共同作用，順利地完成生產；第三，生產效率處于較高水平，在生產不同零件的過程當中不必像普通車床一樣要進行極大范圍內的調整，只需小幅度地調整數控程序和參數就能夠讓零件地生產質量和效率大幅提高，節省了大量的人力和資源，同時生產準備時間也大幅減少。如果從生產效率上進行對比分析，數控車床的生產效率是普通車床的3～5倍；第四，自動化程度很高，不必過多依靠操作人員的人力操控，所以可以有效節省人力，減少勞動強度，確保各項資源的優化配置；第五，數控車床加工精度要求較高，這就提高了對相關操作與維修人員的能力要求，需要他們掌握完善的操作與維修技術，以便適應數控車床加工工作的工作需要。

2 數控車床加工精度的影響因素

要控制數控車床的加工精度，首先需要了解加工精度的組成部分。數控系統控制精度和車床機械精度共同構成了數控車床的加工精度，所以，不管是其中哪一個要素出現變化，都會最終導致加工精度受到影響，進而影響零件生產的質量。只有掌握影響加工精度的因素，才能夠有針對性地進行生產調整，在零件制造和機械加工的過程中提高科學化水平。通過對大量的數控車床加工實踐經驗進行總結分析，可以發現影響數控車床加工精度的因素主要包括車床熱變形、車床幾何誤差、刀具磨損、車刀幾何參數、伺服進給系統誤差等。除此以外，雖然數控車床的操作具備自動化特征，可以有效解放人力，減少對人的依賴，但是具體操作當中還是需要相關操作人員的參與，如果他們的操作不恰當，無法運用好加工工藝，即使把控好操作環節，也會出現誤差，進而影響加工精度。這就要求對提升數控車床加工精度的方法進行積極探究，有效減少各個環節出現的誤差因素，保證實際生產的質量。

3 提高數控車床加工精度的策略

3.1 優化數控車床總體設計

數控車床的加工水平實際上體現出的是我國在機械制造方面獲得的成就以及達到的水準，要從根本上提高數控車床的加工精度，應該從設計數控車床著手，在車床研究及制造上加大研究力度，保證數控車床制造質量，進而從源頭入手，提高加工精度水平。目前，絕大多數的數控機床制造企業為選用自主研發設計的方法，進行主機結構的優化設計，其中的重要部件則會從國外引進，其根本目的就是要提升數控車床的質量，同時控制制造車床的成本，保證經濟效益。在車床的設計環節，必須要嚴格遵照等剛度原則，確保機床變形均勻，以免讓車床的局部結構承受過大的壓力，否則會讓一些薄弱部件出現變形等誤差，影響車床加工精度。與此同時，必須要意識到車床結構重心會影響車床的有效運行，所以除了要確保剛度均勻之外，還要盡可能地減少上部結構材料使用量，降低重心。另外，要在車床設計過程中關注主軸系統的熱態特性，在設計階段就防范之后可能會出現的熱誤差不足，避免由熱變形導致加工精度受到影響。

3.2 提升床身導軌幾何精度

目前，數控車床正朝著高精度和高速度的方向改進和發展，對數控車床高負荷能力的要求在不斷提高，需要在數控車床床身導軌方面的設計上進行有效改進與優化，提高整體的抗震性能和剛度性能，在床身設計的過程中為誤差控制和加工精度的提高奠定堅實基礎。就全功能數控車床來說，一般情況下可以應用斜床身，利用這樣的方法能夠讓鑄造工藝變得簡單，與此同時，還能夠讓鑄件重量大大減輕。如果站在力學層面上進行研究，筒形結構可以讓床身的抗扭與抗彎剛度得到保障，從而提高精度水平。從整體上看，如果站在移動速度層面上分析，數控車床導軌應該盡可能選用具有極大承載力的圓柱滾子直線導軌。除此以外，要想確保數控車床在高負荷的環境之下滿足精度以及剛性的實際要求，可以選用滑動導軌副結構這樣的結構設置方法，確保其幾何精度，為數控車床的平穩安全運行奠定堅實的基礎。

3.3 有效運用誤差補償方法

誤差補償法在數控車床加工精度提升方面占有重要地位，該方法強調借助數控系統補償功能來補償車床坐標軸的誤差，利用誤差的方法來保證加工的精度。在誤差補償法的支持和應用之下，能夠讓原本精度水平低的數控車床生產制造出精度水平極高的復雜工件。當然，在應用此方法時，可以選用硬件或軟件來實現。第一，針對利用半閉環伺服系統的車床，車床在定位與重復定位方面的誤差會受到反向偏差制約，面對這樣的情況，可以應用誤差補償法，補償反向偏差，使零件在實際加工過程當中能夠最大程度地控制誤差，提升精度；第二，利用編程法也能夠讓誤差補償法發揮最大化的作用，有效完成插補加工操作，使零件公差要求得到滿足，也讓車床生產過程中的精度得到保證。

3.4 合理使用誤差防止方法

誤差防止法同樣是提升數控車床加工精度的重要措施，而這一方法與上面提及的方法有著一定的差異，因為這一方法并不是治理誤差，而是要做好事先的誤差預防，早在數控車床的設計以及制造環節就注意消除誤差源，防止誤差產生。這一方法在數控車床加工精度提升領域的應用非常廣泛，而且這樣的事先防范方法能夠最大化地消除安全隱患，確保數控車床在穩定安全的環境之下有效運轉。誤差防止法在實際應用中可以從多個方面著手，比如可以提高車床零部件的裝配精度，使車床結構得到有效完善，讓車床的剛度得以提高；把控機械加工環境，提升加工精度。但是在應用這一方法時，必須要考慮企業車床制造的成本會對企業經濟效益的獲得帶來一定的影響，所以需要綜合應用多種提高車床加工精度的策略，以免陷入精度提升瓶頸。

4 結 論

數控技術應用效果以及在數控設備制作等方面的能力與水平代表的是國家制造業的發展水平，同時也提示要想推動制造業的發展，就必須將數控技術落到實處，并對相關技術內容進行優化和改進，最大程度地滿足制造業發展的需要。在經濟進步和科技日新月異的大環境下，我國在數控技術發展方面已經取得了較為突出的成績，注重加強對數控車床的自主研發，并在制造業的投入使用過程中得到了肯定，也讓我國市場化發展需要得到了充分滿足。數控車床加工技術將會進一步廣泛應用到各種精密儀器制造當中，為提高加工精度作出貢獻。

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作者簡介：黃南海（1982-），男，廣東樂昌人，助理工程師。主要從事機械設計、粉未冶金結構零件設計研究